Alumno de salida

En óptica , la pupila de salida de un sistema óptico es la imagen del diafragma del sistema creada por los elementos ópticos que lo siguen. Solo los rayos que pasan a través de la pupila de salida pueden abandonar el sistema. En un telescopio o microscopio compuesto , la pupila de salida es la imagen del objetivo producida por el ocular . Para este tipo de instrumento de mejora de imagen, el tamaño y la forma de la pupila de salida son importantes, ya que solo la luz que la atraviesa puede llegar al ojo del observador. El término pupila de salida también se utiliza a veces para referirse a su diámetro . En la literatura antigua sobre óptica, a veces se hace referencia a la pupila de salida como el disco de Ramsden , en honor al fabricante de instrumentos inglés Jesse Ramsden .

Para utilizar un instrumento óptico de mejora de imagen (por ejemplo, telescopios, microscopios y binoculares ), la pupila de entrada del ojo del observador (la imagen de la pupila anatómica vista a través de la córnea ) debe estar alineada con la pupila de salida del instrumento y tener un tamaño similar. Esta configuración acopla correctamente el sistema óptico al ojo y evita el viñeteo, ya que el ojo capta todos los rayos que salen del instrumento. La ubicación de la pupila de salida determina, por lo tanto, la distancia de alivio ocular del ocular. Los buenos diseños de oculares producen una pupila de salida con un diámetro aproximado al diámetro aparente de la pupila del ojo y ubicada a unos 20  mm de la última superficie del ocular para mayor comodidad del observador. Si el disco es más grande que la pupila del ojo, la luz se perderá en lugar de entrar en el ojo. Si el disco está demasiado cerca de la última superficie del ocular, el ojo tendrá que acercarse incómodamente para observar; si está demasiado lejos, el observador tendrá dificultades para mantener la alineación del ojo con el disco, ya que no hay ningún instrumento que ayude a mantener físicamente la posición del ojo.

Dado que el diámetro de la pupila del ojo varía según las condiciones de visión, el diámetro ideal de la pupila de salida depende de la aplicación. ^{[ 2 ]} Un telescopio astronómico requiere una pupila de salida grande porque está diseñado para observar objetos tenues por la noche, mientras que un microscopio requiere una pupila de salida mucho más pequeña, ya que el objeto observado estará brillantemente iluminado. Unos binoculares 7×50 tienen una pupila de salida de poco más de 7,14  mm, que corresponde al tamaño promedio de la pupila de un ojo humano joven adaptado a la oscuridad en circunstancias sin luz externa. La luz emergente en el ocular llena la pupila del ojo, lo que significa que no hay pérdida de brillo por la noche debido al uso de dichos binoculares (suponiendo una transmisión perfecta ). A la luz del día, cuando la pupila del ojo tiene solo 4  mm de diámetro, más de la mitad de la luz será bloqueada por el iris y no llegará a la retina . Sin embargo, la pérdida de luz durante el día generalmente no es una preocupación, ya que hay mucha luz disponible. Por el contrario, los binoculares 8×30, que a menudo se venden destacando su compacidad, tienen una pupila de salida de tan solo 3,75  mm. Esto es suficiente para llenar la pupila de un ojo típico durante el día, lo que hace que estos binoculares sean más adecuados para su uso diurno que nocturno. El tamaño máximo de la pupila del ojo humano suele ser de 5 a 9  mm para personas menores de 25 años y disminuye lentamente con la edad, como se muestra a modo de guía aproximada en la tabla adjunta. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

La distancia óptima de alivio ocular también varía según la aplicación. Por ejemplo, una mira telescópica necesita un alivio ocular muy largo para evitar que el retroceso la haga golpear al observador. ^{[ 2 ]}

La pupila de salida se puede visualizar enfocando el instrumento en un campo brillante y sin detalles, y sosteniendo una tarjeta blanca frente al ocular. Esto proyecta un disco de luz sobre la tarjeta. Al acercar o alejar la tarjeta del ocular, el disco de luz se reduce cuando la tarjeta se encuentra a la altura de la pupila de salida, y el disco brillante muestra entonces el diámetro de la pupila. Se puede usar un vial transparente con líquido lechoso para dispersar los rayos de luz que salen del ocular, haciendo visibles sus trayectorias. Estos rayos aparecen como una figura de reloj de arena que converge y diverge al salir del ocular, y la sección transversal más pequeña (la cintura de la figura de reloj de arena) representa la pupila de salida.

En un telescopio, el diámetro de la pupila de salida se calcula dividiendo la distancia focal del ocular entre la relación focal (número f) del telescopio. En casi todos los telescopios, excepto en los más económicos, los oculares son intercambiables, por lo que el aumento no suele estar indicado en el telescopio, ya que varía con cada ocular. En su lugar, normalmente se indica el número f (f = L / D) del telescopio, así como el diámetro del objetivo (D) y la distancia focal (L). Cada ocular también lleva impresa su distancia focal.

En el caso de los binoculares, los dos oculares suelen estar fijos, y el aumento y el diámetro del objetivo (en mm) se indican normalmente en los binoculares, por ejemplo, 7×50. En ese caso, la pupila de salida se puede calcular fácilmente dividiendo el diámetro de la lente del objetivo entre el aumento . Ambas fórmulas son equivalentes; simplemente depende de la información con la que se cuente para elegir la fórmula adecuada.

La distancia de la pupila de salida al plano del sensor determina el rango de ángulos de incidencia que la luz formará con el sensor. Los sensores de imagen digitales suelen tener un rango limitado de ángulos en los que aceptan la luz de manera eficiente, especialmente aquellos que utilizan microlentes para aumentar su sensibilidad. ^{[ 7 ]} Cuanto más cerca esté la pupila de salida del plano focal, mayores serán los ángulos de incidencia en los bordes extremos del campo. Esto puede provocar viñeteo de píxeles . Por esta razón, muchas cámaras digitales pequeñas (como las que se encuentran en los teléfonos móviles) son telecéntricas en el espacio de la imagen , de modo que los rayos principales inciden en el sensor de imagen con incidencia normal.

• Transmitancia
• Diafragma (óptica)
• Aumento de la pupila

• Greivenkamp, ​​John E. (2004). Guía de campo de óptica geométrica . Guías de campo de SPIE, vol. FG01 . SPIE. ISBN 0-8194-5294-7.
• Hecht, Eugene (1987). Óptica (2.ª  ed.). Addison Wesley. ISBN 0-201-11609-X.

• Una breve definición de brillo relativo